Varför CPU Kylning?

Då kan man ju anse att det är totalt bullshit att den medföljande kylaren är högljud. Jag har ingen erfarenhet av AMD's varianter men de kylare som följer med Intel processorer är ganska tysta.

Om man kör oklockad, med eist, speedstep mm igång och ställer in i bios att cpukylaren ska gå så tyst som möjligt så hörs den inte över ljud från diskar, nätagg osv.

Även om man inte har speedstep mm igång så är de relativt tysta ändå.

Det finns bara två anledningar till att köpa en stor bra kylare.

1, Man ska klocka och då krävs det bättre kylning för att leda bort den ökade värmen.
2, Man tycker att stockkylaren är för högljudd. Olika människor är olika känsliga för ljud och vissa (som till exempel jag) tycker att stockkylaren låter lite för mycket.

Anledningen att man ska kyla processorn är naturligtvis för att den inte ska bli för varm och gå sönder (över 80 grader ungefär), det är det enkla svaret.
Varför överklocklare vill kyla extra är delvis som någon påstår, för att kunna höja spänningen, men då är det än en gång bara för att den inte ska bli för varm.

Men ett lite mer ingående svar skulle kunna vara att hög värme ger hög resistans, det är grundläggande fysik.
I en processor vill man inte ha hög resistans, bland annat därför man vill minska tillverkningsprocessen så mycket som möjligt. (Intel jobbar nu mot 32nm i stället för nuvarande 45nm.) KOrta avstånd mellan transistorerna, ger låg resistans.
Om resistansen ökar, minskar strömen enligt Ohms lag, och skillnaden mellan en 1:a (ström) och en 0:a (inte ström) blir mindre, och risken för att processorn "räknar fel" blir större.
Därför ska du kyla processorn.

Anledningen till att man höjer spänningen när man överklockar är än mer ingående och har med djupare fysik att göra.
Kortfattat så motverkar alltid naturen förändringar.
Exempelvis: När du skickar en ström blir det varmt - Värmen ökar resistansen - resistansen minskar strömen.
Samma sak är det när processorn byter från en 0:a till en 1:a eller tvärt om.
Naturen vill motverka förändringen, och den sker därför inte på nolltid.
Ju högre frekvens (3,2ghz exempelvis) ju mindre blir tiden mellan bytena.
Höjs frekvensen för mycket kommer inte bytet hinna ske, och allt blir ett ludd - processorn "räknar fel".
Ju mer spänning man krämar på, ju snabbare sker bytet, och tillåter därför högre klockfrekvens.

Edit: Om du inte ska överklocka kan du oftast sänka spänningen lite till processorn. Den blir då inte lika varm och behöver inte lika mycket kylning.

Jag snackade med en kompis som läser elektro på Chalmers om detta med kylning av processorer. Han i sin tur frågade en doktorand som håller på med just halvledare och enligt både min kompis och denna doktorand så spelar temperaturen ingen som helst roll i de temperaturskalorna man utsätter en vanlig processor för. Det går att bygga processorer som är snabbare ju kallare de blir men en vanlig CPU till en dator är inte designad så. Földaktligen är kompressorkylning och peltierellement enbart till för att förlänga folks e-penis och saknar helt praktiskt värde. Bäst kylning är vattenkylning då du kan transportera bort fruktansvärt mycket värme med det. Om man räknar med volymsflöden så klarar vatten av att transportera bort ca 4000 gånger mer än luft.

Det svaret är ju basserat på ett i dessa samanhäng felaktigt utgångsläge.
Sant: en komponent designat för ett viss tempraturintervall vill inte prestera bättre för att den blir kallare.

Dock är ju poengen med extrema kyllösningar att hålla komponenten inom dom givna värden när du matar på med extrema spänningar, dock så är det inte kylan som ger "prestanda", den är bara ett nödvändigt ont för att förhindra havari.

Om det skulle vara så får du gärna dela med dig om faktan varför min dator hängde sig när ständigt när det blev stock i min vattenkylning, om det inte var för att processorn blev för varm. (Och den låg i temperaturer omkring 70 grader, vilket är innom spektrat för vad den ska klara av oklockad).
När jag rensade vattenblocket, så försvann problemen.
Spänningen och överklocken var konstant.
Temperaturen har betydelse!

Sedan håller jag med om att vatten är den bästa kompromissen när det gäller kylning/prestanda. Däremot så räcker den inte alltid till för att hålla kretsars temperatur nere vid extremare frekvenser/spänningar.

Ja det var lite det som var min poäng. Det handlar enbart om att transportera bort värme, inte om att hålla en låg temperatur. Nu vet jag inte hur många watt värme en processor utvecklar när man kör såna där herre-jävlar-klockningar som vissa gör. Även vattenkylning har ju sina begränsningar i och med att den värmeöverförande ytan är väldigt liten. Borde inte vara så svårt att räkna på vilka flöden som krävs bara jag får reda på hur mycket värme en quad avger vid 5 GHz.

Ja, folk sölar ju med flytande kväve när de ska slå världsrekord bara för att det ska se fränt ut.

Flödet är inte den mest vässentliga delen i att räkna på vattenkylning utan hur mycket du kan kyla bort i effekt i radiatorerna.
Är den effekten mindre än den utvecklade av processorn, så får du pumpa ditt vatten hur fort du vill...

Jag tror inte att jag är ensammen om att ställa diagnosen "för varm cpu" i ett läge som detta:

Min dator fungerar bra, men efter jag har spelat ungefär en halvtimme så startar datorn om.

I nio fall av tio är det kylningen som är boven, och därmed har temperaturen betydelse.

Jag har jobbat med att felsöka datorer, och har själv överklockat sedan jag skrämde upp familjens 486 DX66 i hissnande 80MHz.
Om din polare och hans doktorandbuddie påstår att temperatren inte spelar någon roll så rekomenderar jag dem att släppa böckerna och komma ut i den värld som kallas verklighet och titta sig runt lite.

Visst är skillnaden mellan 313 kelvin och 343 kelvin inte så stort när man ser det så, men tänker man på att en krets som en modern CPU består av över tvåhundraMiljoner transistorer som alla ska kunna byta läge treMiljoner gånger i Sekunden så börjar man inse att varje grad faktiskt har betydelse.

Jag köper argumentet att den inte är byggd för att gå snabbare ju kallare den blir, däremot är den heller inte byggd för att räkna rätt om den blir för varm.
Processorn ligger i gränslandet till att bli för varm redan vid 40 grader om man ser det ur kelvinsynpunkten.
Industrin har inte råd att ha stora marginaler för det skulle innebära sänkta frekvenser.
Man pressar kretsarna så hårt det går, och minimerar varje marginal så mycket man vågar. DÄRFÖR är en CPU känslig för värme.

Som Calle skriver, man sölar inte med flytande kväve bara för ro skull.
Men du kanske kan visa ett världsrekord i överklock som är satt utan flytande kväve de senaste åren som bevis?

Var har jag sagt att en processor klarar av att bli hur varm som helst? Självklart är halvledare känsliga för höga temperaturer och det är precis exakt därför man kyler. Jag trodde att det var uppenbart men tydligen inte. Det jag sätter mig emot det är att man lägger ner massa jobb för att sänka temperaturen från 50 grader till -5 med en processor eller peltierellement. Det gör noll och inegn skillnad förutom att det drar mer ström och i fallet peltier har du helt plötsligt 100-200W extra att kyla bort.

Avstånden krymps ju också?

Om kyla minskar resistansen, är det väl ganska självklart att man vill kyla processorn så mkt som möjligt? Kraftig kylning -> låg resistans -> kräver lägre spänning -> når högre frekvenser? Det borde ju ändå vara rätt logiskt. Som suprakablar till stereon.

Jag tror säkert det stämmer precis som du säger.
Men om jag säger såhär;
En normal processor är byggd för att hålla minst 10 år.
Om du tänker dig tillbak 10 år, kulle du vilja använda den processorn?

Jag ger gärna avkall på hållbarhet om jag får prestanda i utbye.
Jag har toköverklockat mina processesorer (alla från 486:an) och alla har hållit till den dag jag tyckte att det ändå var dags att byta (mist 2 år) och priset för den CPU jag fick över var så lågt att det inte var värt att sälja den.
Den jag har idag har åkt upp i +80 grader pga stock i vattenkylningen och en konkav heatspreader på cpu:n (Jag har blider ifall ni är nyfikna) i längre perioder och den har levt i 2 år strax. En 1,86:a som gått i 3,2+större delen av tiden, nu i 2,8GHz luftkylt.

Zotamedu:
Jag tyckte du rätt tydligt angav att man inte kunde få ut mer hastighet bara för att man kylde den mer.
Tror du glömde hela faktumet att kylning tillät högre klockfrekvens.
Att skriva att temperaturen inte hade någon betydelse var en ren lögn, från din eller din doktorands sida.

Jag skrev dessutom fel i mitt svar, naturligtvis ger 3GHz treMILJARDER ändringar i sekunden. Jag tror inte dina polare sysslar med samma kretsar som Intel.
Om de skulle klara av vad de säger, dvs tillintetgöra värmeproblemens inverkan på klockfrekvensen, så skulle de revulotionera procerssormarknaden, och inte behöva vara doktrorander utan flyga egna Learjets...

Skunkfunk:
Jag tror inte tjockleken på "Waffret" ändras, så tjockleken (Höjden) på ledarna förblir konstant.
Även ledana innom transistorn blir mindre för att transistorn bli mindre, så totalt borde resistansen minska.
Länge sedan jag läste om tillverkningsprocessoer, så jag är lite osäker...
Kan rekomendera Anandtechs hemsida för djupare studier, men vad jag vet är att behovet av effekt minskar.

Freneticz:
Kan jag säga är en saga utan lyckligt slut direkt.
Tänk dig ett elektriskt element.
Dess ända funktion är att ge så mycket värme till så liten yta som möjligt.
Ta ett 1000W-element som exempel 36-2407 på ClasOhlson:

Yta: 650*800mm
Det ger 0,19W/cm^2.
Detta element är alltså enbart gjort för att producera så mycket värme som möjligt.

Nu tar jag bara siffror från luften då jag inte vet dem utantill, men säg att en normal processor idag kanske är på 3 cm^2.
Det skulle innebära att den skulle vara på 0,57W om den skulle producera lika mycket värme som ett element per yta.
En processor idag är genererar åtminstone 65W oklockat (Visst, det finns undantag, men knappast standard...), dvs 171 gånger mer än ett element per yta, och då är jag snäll.
Att ställa en hammare på den kommer inte att räcka för att jämna ut oddsen.

Meningen:
Helt rätt, om du sänker spänningen.
De flesta kyler mer, men sänker inte spänningen.
Det resulterar i högre störm, och en nära nog bibehållen temperatur.
Däremot mår ändå processorn bättre av detta då den räknar "mer rätt".
Om man dessutom sänker spänningen, kommer temperaturen att sjunka massor, och därmed resistansen öka och temperaturen sjunka.....
Jag har flertal gånger tampats med just detta att min CPU behöver mer spänning för att gå stabilt, men ger jag den mer spänning kommer värmen öka och därmed resistansen som kommer göra den instabil.
Jag tror att alla överklockare nån gång stått där och funderat på vilket som gör CPU:n MEST instabil.

Allt är en avvägning, men skulle jag sitta med en oöverklockad cpu så skulle jag försöka sänka spänningen lite för att slippa kyla mycket.

Edit: Blev lite nostalgisk av detta med hammare:
Min 486:a hade ingen som hellst kylning utöver dess massiva 40*40mm(uppskattat) "kärna".
Dessa processorer var STORA! Kostnaden för kisel för att tillverka dem måste varit gigantisk.
När Pentium 90 introducerades hade den en kylfläns monterat som standard. Detta var nytt!
Pentium 120 hade till och med en fläkt på sin fläns!

En fantastisk tid...
Men om inte ens en pentium 90MHz på max 3,1 miljoner transistorer klarar sig utan fläns, så gör inte en modern dator på mist 200 miljoner det heller.